工程热力学课件-第六章-水蒸气
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c2
d
3d
2
c1
d1
e1 B
s
§6-3 水和水蒸气状态参数
状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量
未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可
饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或T 湿饱和蒸汽， p和T不独立，汽液两相
水和水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸汽 确定任意两个独立参数，如：p、T
2、饱和水和干饱和蒸汽 确定p或T
3、湿饱和蒸汽 除p或T外，其它参数与两相比例有关
两相比例由干度x确定
定义 x干 湿 饱 饱 和 和 蒸 蒸 汽 汽 质 质 量 量 ＝ m vm vm f
干饱和蒸汽
饱和水
对干度x的说明： x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽 0≤x ≤1 在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
(气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
放掉一些水，Ts不变， ps？
Ts
ps
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
Ts=113.32 ℃
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
Fra Baidu bibliotek
汽化
过热
水蒸气定压发生过程说明
(1) QUWUpdV
UpVU(pV)H
(2) SSf Sg0 (3) 理想气体 h f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
h''h' 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 t过冷ts t 过冷水
10 1315.8 310.960.00145260.01800140.86 272.43.36165.6143
未饱和水和过热蒸汽表（节录）
p
0.01MPa
饱
ts 45.83
和 v' 0.0010102v" 14.676
参 h' 191.84 数 s' 0.6493
h" 258.4 s" 8.1505
水和水蒸气是实际气体的代表
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
一般情况下，为实际气体，使用图表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质 直到内燃机发明，才有燃气工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质 优点: 便宜，易得，无毒，
膨胀性能好，传热性能好 是其它实际气体的代表
本章主要内容
1. 实际工质的物性 2. 水蒸气的产生过程 3. 水蒸气图表的结构和应用
0.01 273.160.0006110.00100022206.1750.000614250.010.00009.1562
100 373.150.1013250.00104371.6738 419.06 267.631.3069 7.3564
200 473.15 1.5551 0.00115650.12714825.4 279.412.33076.4289
过热蒸汽 过热度 t过热tts
p-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程 一点，二线，三区，五态
p
pc a3 b3
a2 b2
T
C p pc
c3 d3 e3
T Tc Tc
c2 d 2 e2
Tc
a1 b1
c1
A
d 1 e1 BaA1 a 2 a 3
v
p pc p c
C
T
e3
Tc
e2
b3
b2
b1
c3
s
v
0.0001 0.5729 8.1752 8.3437 8.5479
0.0010002 0.0010078 0.0010171
0.02MPa
ts 60.09 v' 0.0010172v" 7.6515
h' 251.46
h" 260.96
s' 0.8321
s" 7.9092
tv
0 0.0010002 40 0.0010078 60 15.34 80 16.27 120 18.12
h
0 .0
167 .4 261.13 264.93 272.45
300 573.15 8.5917 0.00140410.02162134.54 274.483.25595.7038
饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）
p / MPa r kJ / kg
t / oC
v'
/
m3
/
k
v"
g
m
3
/
k
g
h' kJ
h" / kg kJ /kg
s ' / kJ / ( kg K )
s " / kJ / ( kg K )
0.001 248.45 6.949 0.0010001 129.208 29.33 251.380.10608.9756
0.1 225.28 99.63 0.00104341.6946 417.51 267.751.3027 7.3608 1.0 201.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 277.072.13826.5847
§ 6-1 水的物态变化
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态 水的三态：冰、水、蒸汽
热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态
思考题
1. 有没有500ºC的水？ 没有。t>374.16 ℃ 2. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 有
汽化与饱和
汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
蒸发：汽液表面上的汽化 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
h ,v ,s
§6-4 水蒸气表和图
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC
T/K
p
/
MPa
v'
/
m3
/
k
v"
g
m
3
/
k
g
h' kJ
h" / kg kJ /kg
s ' / kJ / ( kg K )
s " / kJ / ( kg K )
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
h xh " (1 x )h '
v xv " (1 x )v '
yx"y(1x)y'
s xs " (1 x ) s '
x
y y' y" y'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x
§6-2 水的定压加热汽化过程
t < ts
t = ts t = ts
t = ts
t > ts
未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v < v’ v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ v > v’’
h < h’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ h > h’’
d
3d
2
c1
d1
e1 B
s
§6-3 水和水蒸气状态参数
状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量
未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可
饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或T 湿饱和蒸汽， p和T不独立，汽液两相
水和水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸汽 确定任意两个独立参数，如：p、T
2、饱和水和干饱和蒸汽 确定p或T
3、湿饱和蒸汽 除p或T外，其它参数与两相比例有关
两相比例由干度x确定
定义 x干 湿 饱 饱 和 和 蒸 蒸 汽 汽 质 质 量 量 ＝ m vm vm f
干饱和蒸汽
饱和水
对干度x的说明： x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽 0≤x ≤1 在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
(气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
放掉一些水，Ts不变， ps？
Ts
ps
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
Ts=113.32 ℃
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
Fra Baidu bibliotek
汽化
过热
水蒸气定压发生过程说明
(1) QUWUpdV
UpVU(pV)H
(2) SSf Sg0 (3) 理想气体 h f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
h''h' 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 t过冷ts t 过冷水
10 1315.8 310.960.00145260.01800140.86 272.43.36165.6143
未饱和水和过热蒸汽表（节录）
p
0.01MPa
饱
ts 45.83
和 v' 0.0010102v" 14.676
参 h' 191.84 数 s' 0.6493
h" 258.4 s" 8.1505
水和水蒸气是实际气体的代表
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
一般情况下，为实际气体，使用图表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质 直到内燃机发明，才有燃气工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质 优点: 便宜，易得，无毒，
膨胀性能好，传热性能好 是其它实际气体的代表
本章主要内容
1. 实际工质的物性 2. 水蒸气的产生过程 3. 水蒸气图表的结构和应用
0.01 273.160.0006110.00100022206.1750.000614250.010.00009.1562
100 373.150.1013250.00104371.6738 419.06 267.631.3069 7.3564
200 473.15 1.5551 0.00115650.12714825.4 279.412.33076.4289
过热蒸汽 过热度 t过热tts
p-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程 一点，二线，三区，五态
p
pc a3 b3
a2 b2
T
C p pc
c3 d3 e3
T Tc Tc
c2 d 2 e2
Tc
a1 b1
c1
A
d 1 e1 BaA1 a 2 a 3
v
p pc p c
C
T
e3
Tc
e2
b3
b2
b1
c3
s
v
0.0001 0.5729 8.1752 8.3437 8.5479
0.0010002 0.0010078 0.0010171
0.02MPa
ts 60.09 v' 0.0010172v" 7.6515
h' 251.46
h" 260.96
s' 0.8321
s" 7.9092
tv
0 0.0010002 40 0.0010078 60 15.34 80 16.27 120 18.12
h
0 .0
167 .4 261.13 264.93 272.45
300 573.15 8.5917 0.00140410.02162134.54 274.483.25595.7038
饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）
p / MPa r kJ / kg
t / oC
v'
/
m3
/
k
v"
g
m
3
/
k
g
h' kJ
h" / kg kJ /kg
s ' / kJ / ( kg K )
s " / kJ / ( kg K )
0.001 248.45 6.949 0.0010001 129.208 29.33 251.380.10608.9756
0.1 225.28 99.63 0.00104341.6946 417.51 267.751.3027 7.3608 1.0 201.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 277.072.13826.5847
§ 6-1 水的物态变化
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态 水的三态：冰、水、蒸汽
热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态
思考题
1. 有没有500ºC的水？ 没有。t>374.16 ℃ 2. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 有
汽化与饱和
汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
蒸发：汽液表面上的汽化 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
h ,v ,s
§6-4 水蒸气表和图
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC
T/K
p
/
MPa
v'
/
m3
/
k
v"
g
m
3
/
k
g
h' kJ
h" / kg kJ /kg
s ' / kJ / ( kg K )
s " / kJ / ( kg K )
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
h xh " (1 x )h '
v xv " (1 x )v '
yx"y(1x)y'
s xs " (1 x ) s '
x
y y' y" y'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x
§6-2 水的定压加热汽化过程
t < ts
t = ts t = ts
t = ts
t > ts
未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v < v’ v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ v > v’’
h < h’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ h > h’’